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方原柏

1  概述
在有色冶金火法生產過程中，含硫有色金屬精礦在冶煉過程中產生大量的含SO2的煙氣，為了保護環境及回收其中有用的SO2成分，煙氣制酸成為大多數有色冶金火法生產過程中最重要的輔助生產過程。相對來說，煙氣制酸裝置的特點是：設備數量多且較為分散；以溫度、壓力為主的工藝參數測點較多；PID 控制回路較少。以往除少數大型煙氣制酸裝置采用DCS控制系統外，大多數中小型煙氣制酸裝置采用常規儀表。
一個煙氣制酸裝置通常有80～150個模擬量檢測點，常規儀表方案大約需要10臺單點或多點記錄儀，近百臺顯示儀，因而顯示儀表多、儀表盤占地面積大、儀表管線長。DCS方案具有控制水平高、占地面積小等優點，但早期的DCS以及國外的DCS價格偏高，用戶往往接受不了。
為了提高煙氣制酸裝置的集中監控水平而又不過多增加投資，由遠程測控終端（RTU）組成的數據采集系統或測控系統具有節省儀表管線、可集中管理、投資較省等優點，是中小型煙氣制酸裝置最佳自控方案之一。
2  采用RTU組成的測控系統
云銅股份公司Ⅰ系列煙氣制酸裝置1974年投產，設計規模43kt/a。在進行大修改造時，儀表部分要求重新設計，在設計方案討論時，設計人員按用戶推薦的SPEC200組件組裝式儀表方案與采用遠程測控終端（RTU）組成的數據采集系統方案進行了技術經濟比較（見表1），顯然，采用RTU組成的數據采集系統具有明顯的優勢。當時采用的遠程測控終端是英國施倫伯杰（Schelumberger）公司IMP智能前端。

表1  控制方案技術經濟比較 

IMP智能前端是一個軟硬件齊全的微處理器，它的外形是一個密封的鑄鋁扁平盒體（尺寸為433mm*215mm*35mm）,它所完成的工作可由軟件進行設定，如設置各通道的測量參數和測量范圍、設定熱電偶是否帶冷端溫度補償等。IMP智能前端的品種及功能見表2。

表2  IMP智能前端的品種及功能

多塊IMP智能前端以并聯方式共享一根總長可達1000m的雙芯雙絞屏蔽電纜（稱之為S-網絡），再通過S-網絡適配器接入甲方自行配置的DCS的控制站，該系統為四川儀表總廠生產的FYZ-100小型DCS，本身帶有PID回路控制功能，如圖1所示。

 
圖1  云銅股份公司Ⅰ系列煙氣制酸控制系統組成示意圖

采用IMP遠程測控終端的方案得到用戶的好評，在該廠電爐等裝置上也得到了推廣使用。1999年云銅股份公司Ⅱ系列煙氣制酸裝置改造時，再次采用了與Ⅰ系列相同的方案：測量參數通過多塊IMP智能前端接入升級后的FYZ-200 DCS。Ⅰ系列煙氣制酸裝置共采用了7塊IMP智能前端，其中直流模擬量輸入4塊，電阻量輸入1塊，直流模擬量輸出1塊，開關量輸入/輸出1塊。Ⅱ系列煙氣制酸裝置共采用了8塊IMP智能前端，其中直流模擬量輸入6塊，電阻量輸入2塊。
3  采用RTU組成的數據采集系統
云南馳宏鉛鋅股份公司新建煙氣制酸裝置設計規模40kt/a，設計選用了中國人民解放軍南京工程兵學院微機測控研究所生產的893-IDCB智能前端，其結構與IMP相似，但功能更強，價格更低。它采用了INTEL 8031單片微機及進口大規模集成電路，其外形尺寸為455mm*230mm*60mm，重量約5kg，采用鋼殼密封，防塵防潮，較鋁殼抗干擾能力更強。其功能不僅有數據采集，還可以完成工程單位變換、越限報警、歷史數據存儲、事件順序記錄、量程自動轉換、熱電偶冷端溫度補償、零點及增益校正、存貯濾波周期設定、硬件自檢、故障顯示、掉電保護和自復位等功能，從而大大減輕主機負擔，提高了網絡的吞吐率。893-IDCB智能前端的品種和功能見表3。

表3  893-IDCB智能前端的品種和功能

由表3可見，893-IDCB智能前端的品種比IMP多得多，各種智能前端的功能也強得多。如工頻交流量輸入智能前端可用于企業能源計量與信息管理系統的EI(電氣、儀表)一體化：智能調節器使893-IDCB智能前端構成的數據采集系統可升級為帶PID回路控制功能的監控系統。
本系統共有893-IDCB智能前端10塊，其中直流模擬量輸入5塊、電阻量輸入4塊、數字量輸入/輸出1塊，計算機為INTEL工控機，顯示器2臺，打印機2臺（見圖2）。由于未采用智能調節器，所以本系統仍為功能單一的數據采集系統。

 
圖2  馳宏鉛鋅股份公司煙氣制酸裝置控制系統組成示意圖

4  結語
本文介紹了采用遠程測控終端（RTU）組成的計算機系統的兩個實例，第一個例子中的RTU是作為DCS的遠程I/O模塊使用，因該DCS本身不帶遠程I/O模塊，該方法具有I/O采集成本低、使現場管線敷設量大大減少等優點。第二個例子中的RTU作為數據采集系統的遠程數據采集器，這是它的一種最基本的用法，通過對比表2、表3所列資料，也可以看出國產RTU的品種和功能已達到甚至超過國外同類產品的水平。